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從中國產平衡車在美遭遇滑鐵盧，看中國鋰電池市場
2016年2月18日，美國消費品安全協會(CPSC)宣布，所有在美生產、進口、銷售的平衡車（扭扭車）必須符合最新的UL2272平衡車電路系統認證標準，所有平衡車電池必須符合UN38.3認證要求。不符合上述標準的產品將會在海關進口過程中被扣押，在國內銷售的問題產品將會要求召回。
事件回放：
去年圣誕節，這種中國產的電動平衡車在歐美市場“火”了一把，成為最熱銷的產品之一。但隨后卻火過了頭。有報道稱，美國有10個州至少發生了11起由平衡車引發的火災。達美、美洲航空公司已經明令禁止平衡車上飛機。美國消費品安全委員會也正在對兩輪平衡車的安全性開展全方位的調查。亞馬遜平臺則宣布平衡車產品下架，并凍結了供貨商的賬戶資金。
本文僅從鋰電池技術討論：
首先讓我們來解讀一下UN38.3
UN38.3是指在聯合國針對危險品運輸專門制定的《聯合國危險物品運輸試驗和標準手冊》的第3部分38.3款，即要求鋰電池運輸前，必須要通過高度模擬、高低溫循環、振動試驗、沖擊試驗、55℃外短路、撞擊試驗、過充電試驗、強制放電試驗，才能保證鋰電池運輸安全。如果鋰電池與設備沒有安裝在一起，并且每個包裝件內裝有超過24個電池芯或12個電池，則還須通過1.2米自由跌落試驗。
我們可以從這里看出，此標準對鋰的電池要求是相當嚴格的。
筆者在查閱相關鋰電池技術文檔發現了一篇提高電池安全性能——陶瓷隔膜氧化鋁；
下面就讓我們一起看一下陶瓷隔膜氧化鋁是什么？
什么是陶瓷隔膜：
陶瓷涂覆特種隔膜：是以PP，PE或者多層復合隔膜為基體，表面涂覆一層納米級三氧化二鋁材料，經過特殊工藝處理，和基體粘接緊密。顯著提高鋰離子電池的耐高溫性能和安全性。陶瓷涂覆特種隔膜特別適用于動力電池。

隔膜涂覆層材料類型微結構特征圖

鋰離子電池對隔膜的要求：
隔膜性能決定了電池的內阻和界面結構，進而決定了電池容量、安全性能、充放電密度和循環性能等特性。因此需滿足如下一些特性
1、好的化學穩定性—耐有機溶劑；
2、機械性能良好—拉伸強度高，穿刺強度高；
3、良好的熱穩定性—熱收縮率低；較高的破膜溫度
4、電解液浸潤性—與電解液相容性好，吸液率高
三氧化二鋁作為一種無機物，具有很高的熱穩定性及化學惰性，是電池隔膜陶瓷涂層的很好選擇。
陶瓷隔膜對氧化鋁的性能要求：
1、粒徑均勻性，能很好的粘接到隔膜上，又不會堵塞隔膜孔徑。
2、氧化鋁純度高，不能引入雜質，影響電池內部環境。
3、氧化鋁晶型結構的要求，保證氧化鋁對電解液的相容性及浸潤性。
涂覆氧化鋁隔膜的優點：
1、耐高溫性：
氧化鋁涂層具有優異的耐高溫性，在180攝氏度以上還能保持隔膜完整形態。
2、高安全性：
氧化鋁涂層可中和電解液中游離的HF，提升電池耐酸性，安全性提高。
3、高倍率性：
納米氧化鋁在鋰電池中可形成固溶體，提高倍率性和循環性能。
4、良好浸潤性：
納米氧化鋁粉末具有良好的吸液及保液能力。
5、獨特的自關斷特性：
保持了聚烯烴隔膜的閉孔特性，避免熱失控引起安全隱患。
6、低自放電率：
氧化鋁涂層增加微孔曲折度，自放電低于普通隔膜
7、循環壽命長：降低了循環過程中的機械微短路，有效提升循環壽命。
從以上信息我們不難發現，使用陶瓷隔膜氧化鋁技術的鋰電池可以更好的符合UN38.3認證標準。

那么問題來了陶瓷隔膜氧化鋁又是咱們來的呢？
陶瓷隔膜的涂層主要用高純超細氧化鋁粉體，對粉體純度、粒徑大小、均勻性、顆粒形貌、表面改性以及高溫燒結都有特定的要求，技術門檻較高。
據了解高溫燒結工藝技術門檻也是相當高的。
由于高純超細氧化鋁粉體在制備氧化鋁陶瓷隔膜過程中溫度在1250度左右。

1700℃高溫雙通道推板式電窯
2014-2016年全球和國內鋰電池隔膜領域用高純超細氧化鋁用量的復合增長率分別為54%和256%，國內市場面臨爆發式增長。
高端市場的應用呈現穩定快速增長趨勢。
鋰電池隔膜領域用高純超細氧化鋁用量（噸）及占總高純氧化鋁用量比值（%）

快速增長趨勢

我國大型電池公司大多也開始在產品中采用涂層隔膜，典型的例子是氧化鋁涂覆（3微米）隔膜已經用于蘋果的iPadMini鋁塑封鋰離子電池。

各國大型電池企業采用和未采用涂層隔膜的比例圖
基于涂層技術可以在較薄的隔膜上實施，由此對采用更薄的基體膜，留出更大的電極空間變成可能，因此該技術將繼續得到發展與擴展應用。
只是電池可以選擇的涂層材料具有多樣性（無機物或有機聚合物）以及制造涂層的可選擇性（可以采購，也可以在公司內制造）。
同時，還可以在電極上實施涂層取代隔膜上的涂層，或二者兼而有之。

總結：
在現代科技發展趨勢中、新能源汽車、光伏電站、手機、平板電腦、無人飛機、航天航空、以及機器人技術都離不開安全、可靠、儲能容量更大電池，當今鋰電池技術氧化鋁陶瓷隔膜鋰電池必定會是未來發展趨勢！
作者聯系方法：周飛（前錦爐業）
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